6.3.2 Закономерности ионообменного обессоливания  

Анализ результатов, приведенных в таблице 6.3.2, показал, что независимо от скорости истечения оптимальной температурой ионного обмена является 20%. При скорости пропускания раствора через колонку 120-130 мл/с можно снизить рН до 4,9 и достигнуть предельного уровня обессоливания 97%. Увеличение скорости пропускания деминерализующегося рас-

186

твора до 140-150 мл/с приводит к снижению показателя УДтах на 12,4%. Данный факт можно объяснить особенностями взаимодействия ионов раствора и матрицы катионита: интенсивное пропускание раствора не позволяет происходить обмену ионов. Установленная закономерность не проти-

воречит литературным данным.

Таблица 6.3.2 - Влияние температуры на эффективность ионного обмена

ПРИМЕЧАНИЕ.

2. Здесь и в других случаях на ионообменную колонку раствор лактулозы поступал после электродиализной обработки с показателем УД 60%

В таблице 6.3.3 показано влияние радиуса зерна ионообменной смолы на предельный уровень деминерализации растворов лактулозы. Таблица 6.3.3 - Влияние радиуса зерна ионообменной смолы на эффективность ионного обмена (температура процесса 20+2°С)

187

Установлено, что предельный уровень деминерализации 97% возможно достигнуть при скорости пропускания раствора лактулозы через колонну не выше 130 мл/с, а радиус зерна должен составлять не более 0,4 мм. Установленную закономерность можно объяснить соотношением площади межфазной поверхности и скорости истечение раствора лактулозы, которые необходимы для эффективного обмена ионов.

Если принять за требуемый уровень деминерализации остаточный уровень зольных элементов не более 0,3%) от первоначального, то увеличить скорость пропускания раствора лактулозы возможно только в том случае, если вести корректировку технологического процесса по размеру межфазной поверхности через размер радиуса зерна ионообменной смолы. Однако использовать мелкие зерна экономически нецелесообразно. К недостаткам данного подхода также можно отнести сложность регенерации ионообменной смолы.

Предложенные нами технологические режимы сорбции минеральных элементов обеспечили массовую долю золы в растворах лактулозы с массовой долей сухих веществ 30%) не более 0,3%о. Как известно из работ А.В. Серова, а также из анализа собственных результатов исследований наиболее трудоемким является удаление бора. После проведения процесса электродиализного обессоливания сироп направляли на катионообменную колонну со смолой КУ-2-8 чс в Н+-форме. В процессе прохождения через колонну достигнуто содержание гуанидина на уровне следовых концентраций. В дальнейшем сироп направляли в колонну с анионообменной смолой АВ-17чс в ОН "-форме. По мере протекания ионообменного процесса происходит сорбция дигидроортоборат-ионов и десорбция эквивалентного количества гидроксид-ионов, а следовательно, повышение рН сиропа при выходе из колонны. Представленные на рисунке 6.3.2 кривые показывают установленные закономерности.

188

о4

ев'

ft,

О Ю

W

к.

о

«

и о о о

сЗ

и?°

Rо

Оя

о

ОУ,

dя

о

50       100       150     200 Объем сиропа лактулозы, мл

Рисунок 6.3.2 - Кривые изменения массовой доли сухих веществ (1), массовой доли бора (2) и величины рН (3) в процессе деминерализации бора из сиропа лактулозы с использованием анионообменной смолы АВ-17чс (в ОН "-форме) при температуре 20°С и линейной скорости протока элюента ПО-5 м/с

После прекращения процесса необходимо проведение регенерации колонны с отмывкой от реагента.

В результате деминерализации получили раствор с массовой долей сухих веществ 10,0-12,5%), который затем концентрировали на вакуум-выпарных аппаратах в принятых режимах до массовой доли сухих веществ 65,0% (доля лактулозы составляла не менее 50% от массовой доли сухих веществ). В дальнейшем раствор лактулозы «Лазет» использован для создания продуктов и препаратов биологически активных добавок и компонентов пищевых продуктов и кормовых средств специального назначении.

К достоинствам предложенных технологических параметров следует отнести: возможность рационального использования фильтрата молочной сыворотки, эффективность процесса изомеризации с минимальным

189

количеством реагентов и полученных побочных углеводов; стабилизация продуктов реакции от автолитического распада, а также отсутствие темно-окрашенных продуктов карамелизации и меланоидинообразования в результате оптимальных режимов обработки изомеризованного раствора; применение двухступенчатого режима обессоливания, сочетающего электродиализ и ионный обмен, соответсвующего современному стандарту.

Приведенные параметры основных подсистем технологических процессов не позволяют получить препараты лактулозы с требуемой массовой долей сухих веществ, однако обеспечивают необходимое соотношение углеводов и зольных элементов растворах. Удаление влаги необходимо для:

• нормализации физико-химических показателей препаратов с целью обоснования их дальнейшего использования в различных отраслях промышленности;
• исключение протекания биохимических процессов, обусловленных развитием микрофлоры (растворы лактулозы являются хорошим субстратом для развития микрофлоры).

Заключительная стадия технологического процесса связана с удалением влаги до получения массовой доли сухих веществ 65%, при этом массовая доля лактулозы составляла не менее 50%gt; от массовой доли сухих веществ. С этой целью использовали стандартные режимы удаления влаги из концентратов молочного сахара и его производных, предложенные А.Г. Храмцовым и его учениками [318,332, 336].